一种新型高效率5.8GHz的整流天线制造技术

本发明专利技术涉及一种新型高效率5.8GHz的整流天线，属于无线能量传输领域，包括依次连接的接收天线、高低阻抗线输入低通滤波器、第二整流二极管、三扇形枝节直通滤波器和负载。本发明专利技术接收天线的阻抗与二极管的阻抗一致，从而达到取消匹配网络的目的，同时缩小了电路的整体面积，减少了匹配电路所带来的损耗，进而提升了整流天线的整体效率，本发明专利技术三扇形枝节直通滤波器通过调节扇形枝节的长度和角度实现频点的良好抑制作用，本发明专利技术采用的是二极管双管串并联模式，有助于提高整流效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高效率5.8GHz的整流天线
本专利技术属于无线能量传输领域，涉及一种新型高效率5.8GHz的整流天线。
技术介绍
近年来，5G通信以及微波无线输电是各行业的研究热点，利用整流天线进行无线能量传输(WPT)和无线能量采集(WEH)正在成为一种新兴的技术。多频段、小型化、宽频带、超宽带、高增益、谐波滤除等成为了接收天线的发展趋势。整流电路朝着高效率、宽负载、尺寸紧凑等方向发展。由此可见，对整流电路和接收天线的结构进行合理的改进，从而达到提升整流天线转换效率的目的，将会是个极具价值的研究课题。国内外研究者对整流天线进行了大量的研究，将转化效率作为评判整流天线性能优劣的重要指标，同时也形成了诸多的设计思路和研究方案，多适用于对转化效率要求不高的场景，对提高整流天线转化效率的研究从未停止。传统的整流天线的结构如图1所示，主要由接收天线，LPF，匹配网络电路，整流二极管，四分之一波长微带线和并联电容构成的直通滤波器以及负载所构成。传统的整流天线的设计仍存在如下问题：(1)现有的整流天线，在二极管部分主要采用的是单管串联模式，其整流效率并不高。(2)现有的整流天线，在直通滤波器部分主要采用的是四分之一波长微带线加一个电容所构成的直通滤波器，主要有如下缺点：①产生寄生效应②高频电容价格相对昂贵。(3)现有的整流天线，存在匹配网络，而匹配网络的存在增大了电路的复杂程度(电路元件较多)，损耗较高，尺寸较大，成本较高。(4)因整流而产生的高阶谐波信号无法有效抑制，会降低整流天线的转换效率。综上所述，传统的整流天线，二极管部分主要采用的是单管串联模式，其整流效率不高；直通滤波器部分主要采用的是四分之一波长微带线加一个电容所构成的直通滤波器，主要有产生寄生效应和高频电容价格相对昂贵的缺点。现有的整流天线，存在匹配网络，而匹配网络的存在增大了电路的复杂程度(电路元件较多)，损耗较高，尺寸较大，成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型高效率5.8GHz的整流天线，用于简化整体结构，降低成本，同时提升传输效果。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型高效率5.8GHz的整流天线，包括依次连接的接收天线、高低阻抗线输入低通滤波器、第二整流二极管、三扇形枝节直通滤波器和负载；还包括第一整流二极管，其输入端接地，输出端与高低阻抗线输入低通滤波器的输出端连接；所述接收天线用于收集空间中的电磁波，并将其转换为在传输线上的导行波；所述高低阻抗线输入低通滤波器用于滤除高于截止杂波并传输至整流二极管；所述第一整流二极管将射频能量返回第二整流二极管中再次整流；所述第二整流二极管允许直流通过，阻止基频和高次谐波等射频能量进入负载，为负载提供稳定的直流输入；所述三扇形枝节直通滤波器用于滤除一次谐波、二次谐波以及高次谐波；所述负载接地。进一步，所述接收天线为旋转预定角度后的矩形天线。进一步，所述矩形天线工作在5.8GHz频段。进一步，所述矩形天线印刷在PCB板上，其介质材料采用FR4，采用的馈电方式为微带馈电中的中心馈电，通过SMA头与高低阻抗线输入低通滤波器连接，通过旋转天线来实现改变天线的阻抗，其阻抗与二极管的阻抗保持一致。进一步，所述高低阻抗线输入低通滤波器工作频率在5.8GHz，通过SMA头与所述矩形天线连接，其输入端和输出端的阻抗与第一整流二极管、第二整流二极管的阻抗保持一致。进一步，所述三扇形枝节直通滤波器通过调节扇形枝节的半径和角度达到对基频以及二次谐波的抑制。进一步，所述高低阻抗线输入低通滤波器和三扇形枝节直通滤波器采用的介质材料为FR4。进一步，所述第一整流二极管和第二整流二极管均为HSMS286C。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过改变矩形天线的结构(将矩形天线旋转一定角度)，使得矩形天线的阻抗与二极管的阻抗一致，从而达到取消匹配网络的目的，同时缩小了电路的整体面积，减少了匹配电路所带来的损耗，进而提升了整流天线的整体效率。(2)本专利技术为降低设计难度，可直接使用ADS中设计向导对高低阻抗线输入低通滤波器进行快速设计。(3)本专利技术在直通滤波器方面采用的结构是加载三扇形枝节直通滤波器，通过调节扇形枝节的长度和角度实现频点的良好抑制作用。与四分之一波长微带线加并联电容的形式相比，成本更低，谐波抑制能力更强。(4)本专利技术采用的是二极管双管串并联模式，有助于提高整流效率。(5)本专利技术的整流电路部分，整体电路无过孔。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为传统整流天线的结构图；图2为本专利技术所述新型高效率5.8GHz的整流天线的结构图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。参见附图2，本专利技术为一种新型高效率5.8GHz的整流天线，包括旋转一定角度后的矩形天线，高低阻抗线低通滤波器(LPF)，两个整流二极管，扇形枝节直通滤波器和负载。本实施例中，二极管由两款HSMS286C组成，连接方式选用双管串并联模式；可借助ADS软件，测出二极管效率最大处的阻抗。本实施例中，接收天线由矩形天线组成，工作频率在5.8GHz，矩形天线印刷在PCB板上，其介质材料采用FR4，损耗正切和相对介电常数分别为0.02和4.4，采用的馈电方式为微带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型高效率5.8GHz的整流天线，其特征在于：包括依次连接的接收天线、高低阻抗线输入低通滤波器、第二整流二极管、三扇形枝节直通滤波器和负载；还包括第一整流二极管，其输入端接地，输出端与高低阻抗线输入低通滤波器的输出端连接；/n所述接收天线用于收集空间中的电磁波，并将其转换为在传输线上的导行波；/n所述高低阻抗线输入低通滤波器用于滤除高于截止杂波并传输至整流二极管；/n所述第一整流二极管将射频能量返回第二整流二极管中再次整流；/n所述第二整流二极管允许直流通过，阻止基频和高次谐波等射频能量进入负载，为负载提供稳定的直流输入；/n所述三扇形枝节直通滤波器用于滤除一次谐波、二次谐波以及高次谐波；/n所述负载接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型高效率5.8GHz的整流天线，其特征在于：包括依次连接的接收天线、高低阻抗线输入低通滤波器、第二整流二极管、三扇形枝节直通滤波器和负载；还包括第一整流二极管，其输入端接地，输出端与高低阻抗线输入低通滤波器的输出端连接；
所述接收天线用于收集空间中的电磁波，并将其转换为在传输线上的导行波；
所述高低阻抗线输入低通滤波器用于滤除高于截止杂波并传输至整流二极管；
所述第一整流二极管将射频能量返回第二整流二极管中再次整流；
所述第二整流二极管允许直流通过，阻止基频和高次谐波等射频能量进入负载，为负载提供稳定的直流输入；
所述三扇形枝节直通滤波器用于滤除一次谐波、二次谐波以及高次谐波；
所述负载接地。


2.根据权利要求1所述的新型高效率5.8GHz的整流天线，其特征在于：所述接收天线为旋转预定角度后的矩形天线。


3.根据权利要求2所述的新型高效率5.8GHz的整流天线，其特征在于：所述矩形天线工作在5.8GHz频段。


4.根据权利要求2所述的新型高效率5.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：严冬，潘帅宇，王平，易兆，丁新宇，郭保仓，陈逸飞，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50